सिलिकॉन वेफर

सिलिकॉन सामग्री कुछ अर्धचालक विद्युत गुणों और भौतिक स्थिरता के साथ एक ठोस सामग्री है, और बाद की एकीकृत सर्किट निर्माण प्रक्रिया के लिए सब्सट्रेट समर्थन प्रदान करती है। यह सिलिकॉन-आधारित एकीकृत सर्किट के लिए एक महत्वपूर्ण सामग्री है। दुनिया में 95% से अधिक अर्धचालक उपकरण और 90% से अधिक एकीकृत सर्किट सिलिकॉन वेफर्स पर बने होते हैं।

विभिन्न एकल क्रिस्टल विकास विधियों के अनुसार, सिलिकॉन एकल क्रिस्टल को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: Czochralski (CZ) और फ्लोटिंग ज़ोन (FZ)। सिलिकॉन वेफर्स को मोटे तौर पर तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: पॉलिश वेफर्स, एपिटैक्सियल वेफर्स, और सिलिकॉन-ऑन-इंसुलेटर (एसओआई)।

सिलिकॉन पॉलिशिंग वेफर

सिलिकॉन पॉलिशिंग वेफर को संदर्भित करता हैसिलिकॉन वेफरसतह को पॉलिश करने से बनता है। यह एक गोल वेफर है जिसकी मोटाई 1 मिमी से कम है, जिसे एक ही क्रिस्टल रॉड से काटने, पीसने, पॉलिश करने, सफाई और अन्य प्रक्रियाओं द्वारा संसाधित किया जाता है। इसका उपयोग मुख्य रूप से एकीकृत सर्किट और असतत उपकरणों में किया जाता है और अर्धचालक उद्योग श्रृंखला में एक महत्वपूर्ण स्थान रखता है।

जब वी समूह के तत्व जैसे फॉस्फोरस, एंटीमनी, आर्सेनिक इत्यादि को सिलिकॉन एकल क्रिस्टल में मिलाया जाता है, तो एन-प्रकार की प्रवाहकीय सामग्री बनेगी; जब बोरॉन जैसे III समूह के तत्वों को सिलिकॉन में मिलाया जाता है, तो पी-प्रकार की प्रवाहकीय सामग्री बनेगी। सिलिकॉन एकल क्रिस्टल की प्रतिरोधकता डोपिंग तत्वों की मात्रा से निर्धारित होती है। डोपिंग की मात्रा जितनी अधिक होगी, प्रतिरोधकता उतनी ही कम होगी। हल्के से डोप किए गए सिलिकॉन पॉलिशिंग वेफर्स आमतौर पर 0.1W·cm से अधिक की प्रतिरोधकता वाले सिलिकॉन पॉलिशिंग वेफर्स को संदर्भित करते हैं, जो बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट और मेमोरी के निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं; भारी मात्रा में डोप किए गए सिलिकॉन पॉलिशिंग वेफर्स आमतौर पर 0.1W·cm से कम प्रतिरोधकता वाले सिलिकॉन पॉलिशिंग वेफर्स को संदर्भित करते हैं, जो आम तौर पर एपिटैक्सियल सिलिकॉन वेफर्स के लिए सब्सट्रेट सामग्री के रूप में उपयोग किए जाते हैं और अर्धचालक बिजली उपकरणों के निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

सिलिकॉन पॉलिशिंग वेफर्सजो की सतह पर एक स्वच्छ क्षेत्र बनाते हैंसिलिकॉन वेफ़र्सएनीलिंग ताप उपचार के बाद सिलिकॉन एनीलिंग वेफर्स कहलाते हैं। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले हाइड्रोजन एनीलिंग वेफर्स और आर्गन एनीलिंग वेफर्स हैं। 300 मिमी सिलिकॉन वेफर्स और उच्च आवश्यकताओं वाले कुछ 200 मिमी सिलिकॉन वेफर्स को दो तरफा पॉलिशिंग प्रक्रिया के उपयोग की आवश्यकता होती है। इसलिए, बाहरी गेटरिंग तकनीक जो सिलिकॉन वेफर के पीछे के माध्यम से गेटरिंग केंद्र का परिचय देती है, उसे लागू करना मुश्किल है। आंतरिक गेटरिंग प्रक्रिया जो आंतरिक गेटरिंग केंद्र बनाने के लिए एनीलिंग प्रक्रिया का उपयोग करती है, बड़े आकार के सिलिकॉन वेफर्स के लिए मुख्यधारा गेटरिंग प्रक्रिया बन गई है। सामान्य पॉलिश किए गए वेफर्स की तुलना में, एनील्ड वेफर्स डिवाइस के प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं और उपज बढ़ा सकते हैं, और डिजिटल और एनालॉग एकीकृत सर्किट और मेमोरी चिप्स के निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

ज़ोन पिघलने वाले एकल क्रिस्टल विकास का मूल सिद्धांत पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन रॉड और नीचे उगने वाले एकल क्रिस्टल के बीच पिघले हुए क्षेत्र को निलंबित करने के लिए पिघल की सतह के तनाव पर भरोसा करना है, और पिघले हुए क्षेत्र को ऊपर की ओर ले जाकर सिलिकॉन एकल क्रिस्टल को शुद्ध और विकसित करना है। जोन पिघलने वाले सिलिकॉन एकल क्रिस्टल क्रूसिबल द्वारा दूषित नहीं होते हैं और उच्च शुद्धता रखते हैं। वे 200Ω·सेमी से अधिक प्रतिरोधकता वाले एन-प्रकार सिलिकॉन एकल क्रिस्टल (न्यूट्रॉन ट्रांसम्यूटेशन डोप्ड एकल क्रिस्टल सहित) और उच्च प्रतिरोध पी-प्रकार सिलिकॉन एकल क्रिस्टल के उत्पादन के लिए उपयुक्त हैं। ज़ोन पिघलने वाले सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल का उपयोग मुख्य रूप से उच्च-वोल्टेज और उच्च-शक्ति उपकरणों के निर्माण में किया जाता है।

सिलिकॉन एपिटैक्सियल वेफर

सिलिकॉन एपिटैक्सियल वेफरएक ऐसी सामग्री को संदर्भित करता है जिस पर सब्सट्रेट पर वाष्प चरण एपिटैक्सियल जमाव द्वारा सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल पतली फिल्म की एक या अधिक परतें उगाई जाती हैं, और इसका उपयोग मुख्य रूप से विभिन्न एकीकृत सर्किट और असतत उपकरणों के निर्माण के लिए किया जाता है।

उन्नत सीएमओएस एकीकृत सर्किट प्रक्रियाओं में, गेट ऑक्साइड परत की अखंडता में सुधार करने, चैनल में रिसाव में सुधार करने और एकीकृत सर्किट की विश्वसनीयता बढ़ाने के लिए, सिलिकॉन एपिटैक्सियल वेफर्स का अक्सर उपयोग किया जाता है, यानी सिलिकॉन पतली फिल्म की एक परत होती है हल्के ढंग से डोप किए गए सिलिकॉन पॉलिश वेफर पर सजातीय एपिटैक्सियल उगाया जाता है, जो उच्च ऑक्सीजन सामग्री की कमियों और सामान्य सिलिकॉन पॉलिश वेफर्स की सतह पर कई दोषों से बच सकता है; जबकि पावर इंटीग्रेटेड सर्किट और असतत उपकरणों के लिए उपयोग किए जाने वाले सिलिकॉन एपिटैक्सियल वेफर्स के लिए, उच्च प्रतिरोधकता एपिटैक्सियल परत की एक परत आमतौर पर कम प्रतिरोधकता वाले सिलिकॉन सब्सट्रेट (भारी डोप्ड सिलिकॉन पॉलिश वेफर) पर उगाई जाती है। उच्च-शक्ति और उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोग वातावरण में, सिलिकॉन सब्सट्रेट की कम प्रतिरोधकता ऑन-प्रतिरोध को कम कर सकती है, और उच्च-प्रतिरोधकता एपिटैक्सियल परत डिवाइस के ब्रेकडाउन वोल्टेज को बढ़ा सकती है।

SOI सिलिकॉन वेफर

एसओआई (सिलिकॉन-ऑन-इंसुलेटर)एक इन्सुलेशन परत पर सिलिकॉन है। यह एक "सैंडविच" संरचना है जिसमें शीर्ष सिलिकॉन परत (शीर्ष सिलिकॉन), एक मध्य सिलिकॉन डाइऑक्साइड दफन परत (बॉक्स) और नीचे एक सिलिकॉन सब्सट्रेट समर्थन (हैंडल) है। एकीकृत सर्किट निर्माण के लिए एक नई सब्सट्रेट सामग्री के रूप में, एसओआई का मुख्य लाभ यह है कि यह ऑक्साइड परत के माध्यम से उच्च विद्युत इन्सुलेशन प्राप्त कर सकता है, जो सिलिकॉन वेफर्स के परजीवी कैपेसिटेंस और रिसाव को प्रभावी ढंग से कम कर देगा, जो उच्च उत्पादन के लिए अनुकूल है। गति, कम-शक्ति, उच्च-एकीकरण और उच्च-विश्वसनीयता अल्ट्रा-बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट, और व्यापक रूप से उच्च-वोल्टेज बिजली उपकरणों, ऑप्टिकल निष्क्रिय उपकरणों, एमईएमएस और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। वर्तमान में, SOI सामग्रियों की तैयारी तकनीक में मुख्य रूप से बॉन्डिंग टेक्नोलॉजी (BESOI), स्मार्ट स्ट्रिपिंग टेक्नोलॉजी (स्मार्ट-कट), ऑक्सीजन आयन इम्प्लांटेशन टेक्नोलॉजी (SIMOX), ऑक्सीजन इंजेक्शन बॉन्डिंग टेक्नोलॉजी (Simbond), आदि शामिल हैं। सबसे मुख्यधारा तकनीक स्मार्ट है स्ट्रिपिंग तकनीक.

SOI सिलिकॉन वेफर्सइसे आगे पतली-फिल्म SOI सिलिकॉन वेफर्स और मोटी-फिल्म SOI सिलिकॉन वेफर्स में विभाजित किया जा सकता है। पतली-फिल्म के शीर्ष सिलिकॉन की मोटाईSOI सिलिकॉन वेफर्स1um से कम है. वर्तमान में, थिन-फिल्म SOI सिलिकॉन वेफर बाजार का 95% हिस्सा 200 मिमी और 300 मिमी आकार में केंद्रित है, और इसकी बाजार प्रेरक शक्ति मुख्य रूप से उच्च गति, कम-शक्ति वाले उत्पादों से आती है, खासकर माइक्रोप्रोसेसर अनुप्रयोगों में। उदाहरण के लिए, 28 एनएम से नीचे की उन्नत प्रक्रियाओं में, इंसुलेटर (एफडी-एसओआई) पर पूरी तरह से समाप्त सिलिकॉन में कम बिजली की खपत, विकिरण सुरक्षा और उच्च तापमान प्रतिरोध के स्पष्ट प्रदर्शन लाभ हैं। साथ ही, SOI समाधानों का उपयोग विनिर्माण प्रक्रिया को काफी कम कर सकता है। मोटी-फिल्म SOI सिलिकॉन वेफर्स की शीर्ष सिलिकॉन मोटाई 1um से अधिक है, और दबी हुई परत की मोटाई 0.5-4um है। इसका उपयोग मुख्य रूप से बिजली उपकरणों और एमईएमएस क्षेत्रों में किया जाता है, विशेष रूप से औद्योगिक नियंत्रण, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स, वायरलेस संचार आदि में, और आमतौर पर 150 मिमी और 200 मिमी व्यास वाले उत्पादों का उपयोग किया जाता है।